KR20160088923A - 프레스 성형 방법, 및 프레스 성형 부품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

コ자 형상이나 모자 형 등의 단면 형상을 갖고 길이 방향에 만곡 부분을 갖는 부품 형상(1)으로 성형할 때에, 균열이나 주름의 발생을 보다 억제 가능하게 된다. 적어도 천면부(1A)와 그 좌우 양측으로 연속하는 측벽부(1B)를 갖는 コ자 형상이나 모자 형의 단면을 갖고 또한 상기 단면에 교차하는 방향인 길이 방향으로 만곡하는 1 또는 2 이상의 만곡 부분(2a, 2b)을 갖는 부품형상(1)으로, 금속판(6)을 성형하는 프레스 성형 방법이다. 본 발명의 프레스 성형 방법은, 상기 금속판(6)의 길이 방향에 있어서의 상기 만곡 부분(2a, 2b)의 양측 또는 편측의 판 부분에 대하여, 상기 만곡시키는 방향을 따른 면 내 전단 변형을 부여하는 제 1 공정과, 상기 면 내 전단 변형을 부여한 판재를 상기 부품 형상(1)으로 프레스 성형하는 제2 공정을 구비한다.

Description

프레스 성형 방법, 및 프레스 성형 부품의 제조 방법{PRESS MOLDING METHOD AND METHOD FOR MANUFACTURING PRESS MOLDED PART}

본 발명은, 단면 コ자 형상이나 모자 형 등, 적어도 천면부(top surface portion)와 그 폭 방향 양측의 측벽부를 갖는 단면 형상을 갖고, 또한 그 단면에 교차하는, 예를 들면 직교 하는 방향인 길이 방향으로 만곡(bent)하는 만곡 부분을 갖는 부품 형상으로 성형하는 프레스 성형법, 및 프레스 성형 부품의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 특히, 인장 강도가 590MPa 이상의 고장력 강판이나 알루미늄 합금판 등의, 연성(ductility)이나 랭크포드값(Lankford value)이 떨어지는 난성형 부재(difficult-to-form member)로 이루어지는 금속판을, 길이 방향으로 만곡 부분을 갖는 부품 형상으로 성형하는데 적합한 기술에 관한 것이다.

자동차나 가전 등에서 사용되는 많은 금속 부품은, 평탄한 금속판을 여러가지 형상으로 변형시킴으로써 만들어진다. 금속 부품을 대량 생산 하는 경우, 프레스기와 금형을 이용하여 금속판을 변형시키는 프레스 성형 방법이 널리 이용되고 있다. 통상, 가공 전의 금속판은 평탄하기 때문에, 그것을 복잡한 입체 형상으로 변형시키는 경우, 금속판은, 입체 형상에 맞춘 형상으로 신축(expand and contract)을 하게 된다. 그러나, 부품 형상(입체 형상)이 복잡해 질 수록, 입체 형상에 맞춘 신축을 금속판에 부여하는 것은 곤란해진다. 특히, 사용하는 금속판이, 인장 강도가 590MPa 이상의 고장력 강판이나 알루미늄 합금판 등의 경우나, 연성이나 랭크포드값이 뒤떨어지는 난성형 부재의 경우일 수록, 자유로운 입체 형상으로의 성형이 곤란해지는 경향이 있다.

프레스 성형 시에, 입체 형상에 맞춘 신축을 금속판에 부여할 수 없는 경우, 금속판에 균열(crack)이나 주름(wrinkle)과 같은 성형 불량이 발생한다. 예를 들면, 금속판이 입체 형상으로 변형될 때, 금속판의 길이가 부족하여 주위로부터 부족분을 보충할 수 없는 부위에서는, 금속판은 필요이상으로 신장하지 않을 수 없고, 그 결과, 금속판이 자신의 연성을 초과하여 인장되면 균열이 발생한다. 한편, 입체 형상으로 변형될 때에 금속판의 길이가 줄어들지 않으면 안되는 경우나, 주위로부터 과잉으로 재료가 유입하는 부위에서는, 성형 후의 프레스 성형 부품에 주름이 발생하기 쉽다.

프레스 성형이 곤란한 부품 형상의 예로서, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같은, 단면 형상이 コ자 형상이나 모자 형(hat shape)으로 또한 그 단면과 수직인 단면과 교차하는 방향(부품의 길이 방향, 이하, 단순히 길이 방향이라고 칭하는 경우도 있음)으로 만곡 부분을 갖는 부품 형상이 있다. 이러한 복잡한 부품 형상으로 평탄한 금속판으로부터 성형하는 경우, 상기 만곡 부분에서 발생하는 인장 변형이나 압축 변형에 의해, 성형 후의 프레스 성형 부품에 균열이나 주름이 발생하기 쉽다.

여기에서, 프레스 성형에서는 균열이나 주름의 발생을 억제시키는 방법으로서, 드로 성형(draw forming)과 같이 금속판을 금형에 끼움으로써, 금속판에 장력을 부여하면서 성형하는 방법이 있다. 이 방법에서는, 금속판에 부여하는 장력을 강하게 하면 금속판이 입체 형상부로 과잉으로 유입되기 어려워지고, 주름의 발생을 막을 수 있다. 반대로, 금속판에 부여하는 장력을 약하게 하면, 금속판이 입체 형상부로 유입되기 쉬워지고, 균열의 발생을 막을 수 있다.

그리고, 특허문헌 1에서는, 비드(beads)로 불리는 요철 형상을 이용하여, 성형 도중에 필요한 장력을 적정하게 변화시키는 것이 제안되고 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 금속판의 폭 방향의 단부의 강성을 높임으로써, 금속판이 유입하는 저항력을 높여, 주름의 발생을 억제하는 것이 제안되고 있다.

일본공개특허공보 평 9－29349호 일본공개특허공보 2013－169578호

특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 금속판에 부여하는 장력을 변화시키기 위하여, 가변 비드의 압압력을 제어하는 기구를 드로잉 성형 장치에 설치할 필요가 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 성형 장치의 제조 비용이 높아진다. 또한, 일반적으로, 고장력 강판이나 알루미늄 합금 등은 드로잉 성형성을 나타내는 랭크포드값이 뒤떨어지기 때문에, 통상의 드로잉 성형에 의해 복잡한 입체 형상을 성형하기에는 한계가 있다.

또한 특허문헌 2에 기재된 방법은, 길이 방향으로 만곡한 부품에, 플랜지부에 수축 변형에 대항하는 고강성부를 형성함으로써, 만곡 형상에 기인한 여육(metal excess)에 의해 플랜지부에서 발생하는 주름을 억제한다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 방법은, 플랜지부 이외의, 예를 들면 측벽부나 천면부에 주름이 발생하는 경우에 대해서는 유효한 해결 방법이 되지 않는다. 또한, 상기의 여육은, 평탄한 형상의 금속판을 만곡한 복잡한 형상으로 변형시키고자 할 때에, 금속판의 일부가 과잉으로 남음으로써 발생한다. 그 때문에, 특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 플랜지부뿐만 아니라 부품 형상 전체에서 발생하는 금속판의 과부족을 생각하지 않으면, 주름이나 균열 등의 성형 불량이 다른 부위에서 발생할 우려가 있다는 과제가 있다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 점에 대해서 착안하여 이루어진 것으로, コ자 형상이나 모자 형 등의 단면 형상을 갖고 길이 방향으로 만곡 부분을 갖는 부품 형상으로 성형할 때에, 균열이나 주름의 발생을 보다 억제 가능한 기술을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태는, 적어도 천면부와 그 좌우 양측으로 연속하는 측벽부를 갖는 コ자 형상 또는 모자 형의 단면을 갖고 또한 상기 단면에 교차하는 방향인 길이 방향으로 1 또는 2 이상의 만곡하는 만곡 부분을 갖는 부품 형상으로, 금속판을 성형하는 프레스 성형 방법이다. 본 발명의 일 실시형태는, 상기 금속판의 길이 방향에 있어서의 상기 만곡 부분의 양측 또는 편측의 판 부분에 대하여, 상기 만곡시키는 방향에 따른 면 내 전단 변형을 부여하는 제1 공정과, 상기 면 내 전단 변형을 부여한 판재를 상기 부품 형상으로 프레스 성형하는 제2 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시형태는, 적어도 천면부와 그 좌우 양측으로 연속하는 측벽부를 갖는 コ자 형상 또는 모자 형의 단면을 갖고 또한 상기 단면에 교차하는 방향인 길이 방향으로 1 또는 2 이상의 만곡한 만곡 부분을 갖는 부품 형상으로, 금속판을 성형하여 프레스 성형 부품을 제조하는 프레스 성형 부품의 제조 방법이다. 본 발명의 다른 실시형태는, 상기 금속판의 상기 길이 방향에 있어서의 상기 만곡 부분의 양측 또는 편측의 판 부분에 대하여, 상기 만곡시키는 방향에 따른 면 내 전단 변형을 부여하는 제1 공정과, 상기 면 내 전단 변형을 부여한 판재를 상기 부품 형상으로 프레스 성형하는 제2 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 제1 공정에서 금속판에 면 내 전단 변형을 미리 부여한 후, 제2 공정에서 목적의 부품 형상으로 프레스 성형한다.

이에 따라, 만곡 부분에서의 과잉한 재료의 이동이 억제되는 결과, コ자 형상이나 모자 형 등의 단면을 갖고 단면에 교차하는 길이 방향으로 만곡 부분을 갖는 복잡한 부품 형상으로 성형할 때에, 균열이나 주름의 발생을 억제 가능해진다.

도 1은 본 발명에 기초하는 실시형태에 따른 부품 형상을 나타내는 도면으로, (a)는 상면도, (b)는 측면도, (c)는, 길이 방향 또는 비스듬히 위로부터 본 사시도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 각 단면도를 나타내는 도면으로, (a)는 A－A단면도, (b)는 B－B단면도, (c)는 C－C단면도이다.
도 3은 주름, 균열의 성형 불량을 설명하는 측면도이다.
도 4는 금속판의 길이의 과부족을 설명하는 도면으로, (a)는 제1 공정을 행하지 않는 경우이고, (b)가 제1 공정을 실시한 경우를 나타낸다.
도 5는 제1 공정에서 사용하는 금형을 나타내는 개념도이다.
도 6은 제1 공정에서 나타내는 금형을 설명하는 도면이다.
도 7은 금형과 금속판의 관계를 나타내는 상면도이다.
도 8은 펀치의 어깨부(shoulder portion)의 프로필의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 제1 공정에 의한 드로잉 성형에 의한 금속판의 성형품을 나타내는 도면으로, (a)는 판 폭 방향으로부터 본 도면, (b)는 길이 방향으로부터 본 도면이다.
도 10은 금속판 형상의 격자 AA의 변형을 나타내는 도면으로, (a)는 성형 전, (b)는 성형 후의 격자 상태를 설명하는 도면이다.
도 11은 금속판이 강하게 인장되는 부위를 나타내는 길이 방향으로부터 본 도면이다.
도 12는 인장력에 의해 금속판이 받는 변형을 설명하는 도면으로, (a)가 성형 전, (b)가 성형 후의 상태를 나타낸다.
도 13은 주름을 나타내는 도면으로, (a)는 판 폭 방향으로부터 본 도면, (b)는 길이 방향으로부터 본 도면이다.
도 14는 프로필(profile)의 변형예이다.
도 15는 프로필의 변형예이다.
도 16은 프로필의 변형예이다.
도 17은 프로필의 변형예이다.
도 18은 제2 공정에서의 폼 성형으로 사용하는 금형을 나타내는 개념도이다.
도 19는 제2 공정에서의 성형 상태를 나타내는 도면이다.
도 20은 제2 공정에서의 드로 성형으로 사용하는 금형을 나타내는 개념도이다.
도 21은 변형예를 설명하는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

필자들은, 사용하는 금속판이, 연성이나 랭크포드값이 뒤떨어지는 고장력 강판이나 알루미늄 합금판과 같은 난성형 부재라도, 도 1및 도 2에 나타내는 바와 같은 부품 형상(1)(프레스 성형 부품)으로 성형하여 제조할 때에, 부품 형상(1)에 균열이나 주름이 발생하는 일 없이 성형할 수 있는 프레스 방법에 대해서, 하기의 검토를 행했다.

즉, 평탄한 금속판을, 1회의 프레스 성형으로 도 1과 같은 부품 형상(1)으로 성형하는 경우, 도 3에 나타내는 바와 같은 인장 변형이나 압축 변형이 길이 방향의 각 만곡 부분에 발생하여, 균열이나 주름의 발생 원인이 된다. 도 3의 성형 불량을 일으키는 원인이 되는 인장 변형이나 압축 변형에 대해서, 서로 이웃하는 만곡 부분(2a, 2b) 사이의 측벽부 A를 기준으로 생각하면, 도 4(a)와 같이, 금속판의 길이의 과부족이 측벽부 A의 주변에 발생하고 있다. 이들의 금속판의 과부족이 발생하지 않도록 미리 금속판을 변형시킬 수 있으면, 성형 불량은 발생하지 않게 된다. 그 점에서, 발명자들은, 금속판의 길이가 과잉한 부위로부터 부족한 부위를 향하여, 도 4(b)와 같이 재료가 이동하면 되는 것에 생각이 이르렀다. 즉, 측벽부 A의 금속판에 대하여, 판면 내에서의 전단 변형(면 내 전단 변형)을 미리 부여해 두면 되는 것에 생각이 이르렀다. 또한 천면부(1A)에서 상기와 같은 현상이 발생하는 경우에는, 천면부(1A)에 상기와 같은 면 내 전단 변형을 미리 부여해두면 좋다.

즉, 목적의 부품 형상(1)이 갖는 길이 방향의 만곡의 방향에 따라서, 면 내 전단 변형을 금속판에 발생시키는 공정을 미리 행한 후에, 폼 성형이나 드로 성형 등의 일반적인 프레스 성형법에 의해, 목적의 부품 형상(1)으로 성형함으로써, 만곡 부분에서의 과잉한 재료의 이동이 억제되는 것을 발견했다. 이에 따라, コ자 형상이나 모자 형 등의 단면을 갖고 또한 길이 방향으로 만곡 부분을 갖는 부품 형상(1)으로 성형할 때에, 부품 형상(1)에 대한 균열이나 주름의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 본 발명에 기초하여 프레스 가공을 행함으로써, 길이 방향으로 3 차원적으로 굽은 자동차 부품 등의 부품을 프레스 가공으로 성형할 때에 있어서도, 종래였다면 발생할 가능성이 있었던 균열이나 주름을 억제하는 것이 가능해진다. 본 발명은, 특히, 금속판으로서 590MPa 이상의 고장력 강판이나 알루미늄 합금판 등의 난성형 부재를 이용하여 성형하는 프레스 성형 부품의 제조에 적합하다.

「프레스 방법」

프레스 성형 후의 부품 형상(1)(프레스 성형 부품)은, 적어도 천면부(1A)와 그 좌우 폭 방향 양측으로 연속하는 측벽부(1B)를 갖는 단면 コ자 형상, 또는, 측벽부(1B)의 외주에 플랜지부(1C)를 갖는 모자 형의 단면 형상으로 되어 있다. 또한, 상기의 부품 형상(1)은, 상기 단면(판 폭 방향)에 교차하는 방향인, 길이 방향의 1 개소 또는 2개소 이상에 만곡 부분을 갖는다.

본 실시형태에서는, 성형 후의 목적의 부품 형상(1)으로서 도 1및 도 2와 같은, 단면 모자 형으로 길이 방향으로 2개소의 만곡 부분(2a, 2b)을 갖는 부품 형상(1)으로 성형하는 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 본 실시형태의 부품 형상(1)은, 단면 모자 형이고 또한 길이 방향으로 2개소, 천면부(1A)가 볼록하게 만곡(굴곡)하는 부분(2a)과 천면부(1A)가 오목하게 만곡(굴곡)하는 부분(2b)의 경우이다. 단, 만곡 부분은 1개소라도 좋고, 3개소 이상이어도 좋다. 또한 2개소라도, 그 서로 이웃하는 2개소의 만곡 부분이 함께 같은 방향으로 만곡한 형상이어도 상관없다.

그리고, 본 실시형태의 프레스 성형 방법은, 다음의 제1 공정과 제2 공정의 2 공정을 구비한다.

제1 공정에서는, 평탄한 금속판(6)(도 5, 도 6 참조)에 대하여, 금속판(6)의 길이 방향에 있어서의 상기 만곡 부분(2a, 2b)의 양측 또는 편측의 판 부분에 대하여, 상기 만곡시키는 방향에 따른 면 내 전단 변형을 부여한다. 본 실시형태의 길이 방향의 만곡은, 전술한 바와 같이, 주로 천면부(1A)의 판 두께 방향으로 만곡한 형상의 경우이기 때문에, 제1 공정에서 상기 면 내 전단 변형을 부여하는 부분은, 좌우의 측벽부(1B)로 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 만곡 부분의 길이 방향 편측에 대하여 면 내 전단 변형을 부여하는 경우를 예시하지만, 만곡 부분의 길이 방향 양측에 면 내 전단 변형을 부여해도 좋다.

여기에서, 목적의 부품 형상(1)에 있어서의 길이 방향의 만곡이, 폭 방향(측벽부(1B)의 판 두께 방향)으로 만곡한 형상의 경우에는, 천면부(1A)에 면 내 전단 변형을 부여하도록 성형을 행하면 좋다. 즉, 면 내 전단 변형을 부여하는 판 부분을, 길이 방향을 따른 폭 방향으로의 만곡의 방향에 따라 적절히 결정하면 좋다.

제1 공정의 성형은, 예를 들면 드로잉 성형에 의해 행한다.

제2 공정에서는, 제1 공정에서 상기 면 내 전단 변형을 행한 판재를, 폼 성형이나 드로 성형 등의 일반의 프레스 방법으로, 목적의 부품 형상(1)으로 프레스 성형한다.

「 제1 공정」

제1 공정에서는, 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 단면 원형의 원주형상의 펀치(3)와 그 펀치(3)가 통과하는 다이 구멍(4a)이 개구된 다이(4)를 구비하는 금형을 사용한다. 다이 구멍(4a)의 형상은 펀치(3)과 동형(同形) 형상으로 한다. 다이 구멍(4a)의 개구부가 다이(4)의 어깨부가 된다.

상기 펀치(3)의 어깨부(3a)의 둘레방향을 따른 프로필(도 5, 도 6에 있어서의 펀치(3) 상단면의 외주 윤곽 형상)은 도 7과 같이 원형으로서, 그 원의 직경은, 금속판(6)의 판 폭보다 커져 있다. 또한, 펀치(3)의 어깨부(3a)의 원의 직경은, 금속판(6)의 가공 조건에 따라, 금속판(6)의 판 폭과 동일한 정도의 치수 또는 판 폭보다 작아도 상관없다.

그리고, 먼저, 금속판(6)을 다이(4)의 위에 설치한다. 이 때, 상면도인 도 7에 나타내는 바와 같이, 상기 펀치(3)에 있어서의 원형 형상의 상단면의 중심이, 금속판(6)의 폭 방향 중앙에 위치하고, 또한 펀치(3)의 어깨부(3a)가 맞닿는 금속판(6)의 판 부분이, 목적의 형상에 있어서 볼록측의 만곡 부분(2a)의 위치가 되도록 조정한다. 또한, 다이 구멍(4a)의 외주에 위치하는 금속판 부분의 위에, 주름 누름(wrinkle holder;5)을 설치하여, 펀치(3)의 통과 위치의 외주에 위치하는 금속판(6)을 누른 상태로 한다. 주름 누름(5)에 의한 금속판(6)의 누름은, 펀치(3)의 상승에 수반하고, 금속판(6)이 펀치(3) 측을 향하여, 주름이 발생하지 않고 이동 가능한 정도의 안내 형태로 설정한다.

계속해서, 펀치(3)를 상승시켜 드로잉 성형을 행한다. 펀치(3)의 상승량은, 상기 길이 방향에 있어서의 2개의 만곡 부분(2a, 2b) 사이의 길이로 설정하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 볼록해지는 만곡 부분(2a)에 볼록 방향의 굽힘이 부가됨과 함께, 오목해지는 만곡 부분(2b)에 오목 방향의 굽힘이 부가된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 볼록해지는 만곡 부분(2a)과 오목해지는 만곡 부분(2b)의 사이에 위치하여 측벽부(1B)가 되는 부분에는, 펀치(3)의 상승에 수반하여, 연속적으로 길이 방향을 향하여, 만곡 방향을 따라 전단 변형이 순차 부가된다.

이 본 실시형태에서는, 펀치(3)의 상단면 중심 위치를 경계로, 좌우 대칭인 형상으로 금속판(6)이 성형되고, 그 펀치(3)의 상단면 중심 위치에서 판 폭 방향으로 절단(트림) 함으로써, 2개의 프레스 성형 부품으로 분할된다. 볼록해지는 만곡 부분(2a)으로부터 길이 방향 좌측(오목해지는 만곡 부분(2a, 2b)과는 반대 방향)의 길이가 펀치(3)의 반경보다도 긴 경우에는, 펀치(3)로서, 도 8에 나타내는 바와 같은, 단면 타원형 형상(도 8(a))이나, 좌우의 원호의 사이에 직사각형 부분이 있는 형상(도 8(b)) 등, 다른 단면 형상의 펀치를 사용함으로써, 볼록해지는 만곡 부분(2a)으로부터 길이 방향 좌측까지의 길이를 확보하면 좋다. 즉, 본 실시형태는, 펀치(3)의 프로필 중, 펀치(3)가 금속판(6)에 맞닿아 굽힘을 부가하는 부분 이외의 프로필 형상에는 하등 제한은 없다.

가공되는 평탄 형상의 금속판(6)은, 도 7에 나타내는 바와 같은 장방형(rectangular) 형상의 평판으로 한다. 이 실시형태의 설명에서는, 설명할 때의 좌표로서, 펀치(3)의 상단면의 중심과 대향하는 금속판(6)의 중앙부를 원점 O으로 하고, 금속판(6)의 길이 방향을 X축, 금속판(6)의 판 폭 방향을 Y축, 판 두께 방향(펀치(3)의 스트로크 방향)을 Z 축으로 하여 설명한다.

금속판(6)및 드로잉 성형 조건의 일 예를, 다음에 예시한다.

본 실시형태의 금속판(6)은, 직사각형으로, 폭(W)＝100mm, 길이(L)＝800mm, 판두께 1.0mm의 판재로서, 금속판(6)의 재질은 1180MPa급 냉연 강판이다. 펀치(3)와 다이(4), 주름 누름(5)은 모두 원통 형상이며, 다이 구멍(4a)의 곡률 반경 (Rd)(다이 어깨의 곡률 반경)은 90mm로 하고, 클리어런스(CL)(펀치(3)와 다이(4)의 극간(펀치(3)의 어깨 반경과 다이 구멍(4a)의 반경과의 차))은 금속판(6)의 판 두께와 동일한 1.0mm로 하고, 주름 누름 하중은 금속판(6)에 주름이 발생하지 않는다고 상정되는 10 tonf로 설정한다.

그리고 전술한 바와 같이 펀치(3)를 Z축 방향(본 실시형태에서는 상하 방향)으로 움직이게 함으로써, 다이(4)와 주름 누름(5)에 의해 사이에 끼워진 금속판(6)의 판 부분은, 다이 어깨부에서 연속적으로 굽혀지면서, X축 방향(펀치(3)측) 및 Z축방향으로 이동하면서, 펀치(3)와 다이(4)의 극간으로 유입되어 간다. 이 때, 펀치(3)의 어깨부(3a)에 있어서는, 중앙측이 상대적으로 돌출하고 있는 것에 대하여 금속판(6)은 평탄한 점에서, 펀치(3)의 어깨부(3a)에 맞닿는 금속판(6) 부분은 폭 방향 중앙측(제1 하중부)이 강하게 인장된다. 한편, 다이(4)의 어깨부(4b)(다이 구멍(4a)의 개구 단부 외주)에 있어서는, 판 폭 방향 좌우측이 상대적으로 펀치측으로 돌출하고 있는 점에서, 다이(4)의 어깨부(4b)에 위치하는 판 부분은, 굽혀지면서, 폭 방향 양측(제2 하중부)에서 강하게 인장된다. 이 때문에, 측벽부가 되는 부분에는, 제1 하중부와 제2 하중부를 연결하는 방향, 즉 판 폭 및 길이 방향의 양쪽에 대하여 경사진 경사 방향으로 인장되면서 드로잉 성형이 행해진다. 또한, 이 예에서는, 펀치(3)의 이동에 따라, 금속판에 있어서의 제2 하중부의 위치(다이 어깨부와 맞닿는 위치)가, 오목측의 만곡 부분(2b)측으로 이동한다.

여기에서, 금속판(6)이 성형 전후로 어떻게 변형했는지를 시각적으로 이해하기 쉽도록, 가공 전의 금속판(6)의 표면에 대하여, 도 7에 나타내는 바와 같이, 각각의 매스가 정방형 형상인 격자 형상의 마킹을 기재해 두었다.

상기 금형을 이용하여 직사각형 금속판(6)을 드로잉 성형하고, 성형품의 중앙부(펀치(3)의 중앙부에 맞닿은 부분)에서 트림한 결과, 균열이나 주름 등의 성형 불량이 발생하는 일 없이 도 9와 같은 성형품을 얻었다.

이 성형품을 관찰한 결과, 다이(4)의 어깨부를 통과한 금속판 부분(2개의 만곡 부분(2a, 2b)의 사이의 부분)은 면 내 전단 변형을 하고 있고, 특히 격자 AA(도 9 참조)와 같이 판 폭의 중앙으로부터 단부의 사이에서, 도 10에 나타내는 바와 같은 큰 면 내 전단 변형이 발생하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 이 드로잉 성형에서는, 일반적인 드로잉 성형과는 상이하여, 다이(4)의 어깨부의 곡선(프로필)에 있어서의 둘레방향으로의 수축 변형이 그다지 발생하지 않기 때문에, 본 실시형태는 드로잉 성형성(랭크포드 값)이 뒤떨어지는 난성형 부재로의 적용에 적합하다.

다음으로, 상기 면 내 전단 변형이 발생하는 이유를, 도 5∼도 7에 나타낸 금형 형상을 이용하여, 상세하게 설명한다.

ZY평면으로부터 펀치(3)의 어깨부(3a)까지의 거리가 금속판(6)의 폭 방향에서 차이가 있는 경우, YZ평면상으로부터 X축 방향으로 가장 먼 위치에 있는 펀치(3)의 어깨부의 중앙부(제1 하중부(Fa))가 금속판(6)을 강하게 인장한다. 한편, 다이(4)측에 착목하면, YZ평면상으로부터 Y축 방향에 가장 가까운 위치에 있는 다이 구멍(4a)의 어깨부의 외주측(제2 하중부(Fb))이 금속판(6)을 강하게 인장한다. 따라서, 금속판(6)은 펀치(3)에 의해 중앙부가 상대적으로 큰 장력을 받고, 다이(4)에 의해 판의 폭 방향 단부가 상대적으로 큰 장력을 받는다. 도 11에 직사각형 금속판(6)이 1 공정째 성형 도중에 펀치(3)와 다이(4)에 의해 장력을 받는 부위를 나타낸다. 그 결과, 주름 누름(5)부로부터 다이(4)어깨를 통과하는 금속판(6)은 도 12(a)와 같이 3개소로부터 인장되기 때문에, 도 8(b)과 같은 변형을 받는다.

이와 같이, 제1 공정에서는, 상기 금형을 사용하여 금속판(6)에 드로잉 성형을 행함으로써, 천면부(1A)에 위치하는 제1 하중부(Fa)와, 그 제1 하중부(Fa)와 상기 길이 방향으로 떨어지고 또한 측벽부(1B)가 되는 위치보다도 판 폭 방향 외측의 판 부분에 위치하는 제2 하중부(Fb)와의 사이에 인장력이 발생하도록, 전단 변형이 적어도 측벽부(1B)가 되는 판 위치에 부여된다.

특히, 본 실시형태에서는, 펀치의 이동에 수반하여 제2 하중부(Fb)의 위치가 연속하여 이동함으로써, 2개의 만곡 부분(2a, 2b) 사이에 거리가 있어도, 보다 확실하게 길이 방향을 따라서 전단 변형을 판재에 부여 가능해진다.

도 12에 나타내는 예에서는, 천면부(1A)의 폭 방향 중앙 위치가 제1 하중부(Fa)에 상당하고, 폭 방향 외(外) 단부 즉 좌우의 플랜지부(1C)에 제2 하중부(Fb)가 위치한다. 이 제1 하중부(Fa)와 제2 하중부(Fb)에서 가장 강하게 인장되는 결과, 길이 방향에 대하여 비스듬하게 인장 하중이 부가되어, 그 때문에 판에 면 내 전단 변형이 발생한다.

이 제1 공정에서의 성형에서는, 클리어런스(CL)(도 7 참조)는 금속판(6)의 판 두께의 0.5배 이상 1.5배 이하가 바람직하다. 판두께의 0.5배 미만이 되면, 금속판(6)의 표면이 펀치(3)의 측면과 다이 구멍(4a)의 내주면에 의해 강하게 훑어내짐(drawn)으로써, 균열이 발생하기 쉬워진다. 한편, 판두께의 1.5배보다 크게 하면, 전단 변형에 의한 판의 왜곡으로부터, 금속판(6)의 폭 방향 단부 부근에 도 13에 나타내는 바와 같은 주름이 발생하기 쉬워진다. 그래서, 다음 공정인 제2 공정에서, 그 주름을 제거하는 것이 곤란한 경우가 많다. 다만, 펀치(3)와 다이(4)의 둘레방향을 따른 극간 전체를 상기 범위로 규정할 필요는 없다. 적어도 도 13과 같은 주름이 발생하기 쉬운 금속판(6)의 폭 방향 단부 부근의 클리어런스만을, 판두께의 0.5배 이상 1.5배 이하로 하면 좋다.

또한, 금속판(6)의 폭 방향 단부를 다음 공정 이후의 공정에서 트림 가공으로 제거하는 경우나, 그 폭 방향 단부를 최종 제품 형상의 안에 포함하지 않는 경우 등, 금속판(6)의 폭 방향 단부에 주름이 발생해도 좋은 경우는, 클리어런스(CL)에 대한 제약은 없다.

상기 설명에서는, 다이(4)의 어깨부의 둘레방향을 따른 프로필(특히 금속판(6)과 맞닿는 부분의 프로필)이 일정한 곡률 반경(Rd)의 원이고, 펀치(3)의 어깨부(3a)의 프로필(특히 금속판(6)과 맞닿는 부분의 프로필)이 일정한 곡률 반경 Rp(Rp＝Rd－Cl)의 원인 경우를 예시했다. 그러나, 이 형상으로 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 펀치(3)의 어깨부(3a)에 있어서의, 금속판(6)의 중앙부가 맞닿는 부분과 금속판(6)의 판 폭 방향 단부가 맞닿는 부분이, 길이 방향(X축 방향)으로 오프셋(offset), 즉 길이 방향으로 이격한 형상의 프로필을 갖는 펀치(3)를 사용하면 좋다. 즉, 펀치(3)의 어깨부(3a)까지의, 금속판(6)의 판 폭 방향의 중앙 측부 위치와 상기 금속판(6)의 판 폭 방향 단부와 맞닿는 단연부(end edge portion)가, 상기 길이 방향(X축 방향)으로 이격하고 있고, 펀치(3)의 어깨부의 프로필로서, 상기 중앙 측부 위치로부터 상기 단연부로 향할 수록, 상기 중앙 측부 위치로부터의 상기 이격량이 커지는 윤곽 형상이 되어 있으면 좋다. 더하여서 상기 이격량이 큰 만큼, 부여하는 전단 변형은 커진다고 생각된다.

프로필은, 도 7과 같이, ZY평면으로부터 펀치(3)의 어깨부와 맞닿는 부분(이하, 경계라고도 기재한다)까지의 최단 거리(Dmin)와 최장 거리(Dmax)의 거리와의 차이 ΔD가 생기는 것과 같은 형상이 되어 있으면 좋다. 이 때문에, 펀치(3)의 어깨부의 프로필은, 도 14∼도 15와 같은 직선부와 곡선부의 양쪽을 갖는 프로필이나, 도 16과 같은 타원 형상의 프로필이어도 좋다. 또한, 프로필은, 그 외에도, 포물선, 복수의 직선과 곡선을 조합한 형상, S자, W자, 다각형 등이라도 좋다. 단, 중앙 측부로부터 단연부를 향함에 따라, 중앙 측부로부터의 길이 방향의 거리가 길어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 17과 같이 곡선의 중심축이 다이(4) 측에 있는 프로필의 형상이어도 좋다.

여기에서, 최단 거리(Dmin)와 최장 거리(Dmax)가 되는, 각각의 경계 위치에 대한 판 폭 방향의 거리를 ΔW(도 17 참조)로 하면, ΔD와 ΔW의 비는 0.01≤ΔD/ΔW≤10의 범위인 것이 바람직하다. ΔD/ΔW가 0.01보다 작아지면, 판 폭에 대하여 ΔD가 너무 작아지기 때문에, 부품 형상(1)을 다음 공정에서 성형하기 위하여 필요한 면 내 전단 변형을 금속판(6)에 부여할 수 없게 될 우려가 있다. 한편, ΔD/ΔW가 10보다 커지면 경계선의 형상이 급격하게 변화하는 부위가 생기기 때문에, 그 부위에서 금속판(6)이 자신의 연성을 초과하여 국소적으로 변형되고, 균열이 발생하기 쉬워진다. ΔD와 ΔW의 비는 0.1≤ΔD/ΔW≤5의 범위인 것이 보다 바람직하다.

여기에서 상기 제1 공정의 예에서는, 드로잉 성형에서 면 내 전단 변형을 발생시키는 경우를 예시했지만, 제1 하중부(Fa)와 제2 하중부 사이에 인장력을 부가하는 가공이면, 제1 공정의 처리는, 드로잉 성형으로 한정되지 않는다.

「 제2 공정」

제2 공정에서는, 제1 공정에서 도 9와 같이 전단 변형을 부여한 후, 목적의 부품 형상(1)을 따른 금형을 사용하고, 목적의 부품 형상(1)으로 굽힘 변형시키도록 프레스 성형을 행함으로써 프레스 성형 부품으로 한다. 즉, 부품의 측벽부(1B)나 플랜지부(1C)를 성형하고, 길이 방향으로 만곡한 부품 형상(1)으로 성형한다.

이 제2 공정의 프레스 성형에서의 굽힘 변형의 부여 방법에 특히 제한은 없지만, 일반적인 프레스 성형법인 도 18에서 예시되는 폼 성형의 금형(10, 11)이나 도 20에서 예시되는 드로 성형의 금형(12∼14)를 이용하거나 캠 기구를 이용하는 것이 바람직하다.

여기에서, 도 18에 있어서, 부호 10은 다이를, 부호 11은 펀치를 나타낸다. 도 20에 있어서, 부호 12는 다이를, 부호 13은 펀치를, 부호 14는 주름 누름을 나타낸다.

또한, 천면부(1A)에서의 주름의 발생을 보다 억제하거나 프레스 성형 부품을 고정할 목적으로, 패드를 이용할 수도 있다. 즉, 펀치의 머리와 패드로 천면부(1A)가 되는 부분을 사이에 끼우고 구속한 상태로, 프레스 성형을 실시하여 프레스 성형 부품을 제조해도 좋다.

또한, 예를 들면, 펀치 바닥의 폭과 측벽부(1B)의 높이는, 금속판(6)의 판 폭(W)의 1/4, 측벽부(1B)의 각도는, 80°, 클리어런스(CL)는 판두께와 동일하게 설정하면 좋다.

제2 공정에 있어서의, 금형에 의한 성형에서는 도 19에 나타내는 바와 같이, 균열 및 주름이 발생하는 일 없이 길이 방향으로 만곡한 부품 형상(1)을 얻을 수 있고, 제1 공정에서 면 내 전단 변형이 발생한 금속판(6)의 위치가 측벽부 A에 위치하고 있는 것을 확인 할 수 있었다.

미리 제1 공정에서 부여하는 면 내 전단 변형에 의해, 제2 공정 후의 측벽부 A의 주변에서 발생하는 금속판(6)의 과부족이 작게 억제된다. 이 때문에, 제2 공정째의 성형 금형으로서 복잡한 구조나 성형을 행할 필요는 없고, 폼 성형의 외, 도 20과 같은 드로 성형 금형이라도 좋다.

또한, 단면 형상이 コ자 형상이고, 길이 방향으로 만곡한 부품 형상(1)을 제작하려면, 금속판(6)의 판 폭(W)에 대하여 제2 공정째의 금형의 측벽부의 높이와 펀치 저부의 폭의 합계의 길이를 길게 하면 좋다.

여기에서, 제2 공정에 있어서, 동일 타이밍으로 목적의 부품 형상(1)으로 굽힘 성형할 필요는 없다. 예를 들면, 볼록측의 만곡 부분(2a)를 먼저 굽힘 가공을 행한 후에, 오목측의 만곡 부분(2b)을 굽히듯이 굽힘 가공을 행하는 등 각 만곡부의 가공의 타이밍을 어긋나게 하여 굽힘을 실시해도 좋다.

이와 같이, 타이밍을 어긋나게 함으로써, 재료의 흐름이 보다 원활해지고, 최종 형상의 정밀도가 향상한다.

(변형예)

상기 설명에서는, 제1 공정에 있어서, XZ평면에 대칭인 금형 형상의 경우를 기재하고 있지만, XZ평면에 비대칭인 금형 형상을 이용해도 좋다. 이 경우, 도 21(a)과 같이, 천면부(1A)가 길이 방향을 따라서 S자형 등 판 폭 방향으로 만곡하는 경우에 대응 가능해진다.

즉, 비대칭인 금형을 이용했을 경우, 제1 공정에 의해서, 금속판의 측벽부(1B)나 천면부(1A)에는 XZ평면에 비대칭인 면 내 전단 변형이 발생한다. 그 때문에, 그 금속판을 제2 공정에서 프레스 성형했을 경우, 도 21과 같은 길이 방향으로 비틀어진 부품 형상을 성형하기 쉬워진다는 효과를 가져온다. 이것은 도 21의 부품의 경우, 천면부(1A)에 연속하는 좌측과 우측의 측벽부(1B)에서 균열이나 주름을 억제하기 위하여 필요한 금속판의 길이의 과부족이 상이하기 때문이다. 그 과부족에 따라서 상기 비대칭인 금형을 설정하면 좋다.

또한 이 때에, 제1 공정에 있어서, 천면부(1A)에도 폭 방향의 만곡에 따른 면 내 전단을 부여해 두어도 좋다.

(본 실시형태의 효과)

(1) 적어도 천면부(1A)와 그 좌우 양측에 연속하는 측벽부(1B)를 갖는 단면 コ자 형상에서 또한 상기 단면에 교차하는 방향인 길이 방향으로 만곡하는 1 또는 2 이상의 만곡 부분(2a, 2b)을 갖는 부품 형상(1)으로, 금속판(6)을 성형하는 프레스 성형 방법이다. 상기 금속판(6)의 길이 방향에 있어서의 상기 만곡 부분(2a, 2b)의 양측 또는 편측의 판 부분에 대하여, 상기 만곡시키는 방향에 따른 면 내 전단 변형을 부여하는 제1 공정과, 상기 면 내 전단 변형을 부여한 판재를 상기 부품 형상(1)으로 프레스 성형하는 제2 공정을 구비한다.

이 구성에 의하면, 제1 공정에서, 금속판(6)에 만곡 방향을 따른 면 내 전단 변형을 부여하고 나서, 제2 공정에서 목적의 부품 형상(1)으로 프레스 성형하여 프레스 성형 부품을 제조한다.

미리 면 내 전단 변형을 부여함으로써, 만곡 부분(2a, 2b)에서의 과잉한 재료의 이동이 억제된다. 이 결과, コ자 형상이나 모자 형 등의 단면을 갖고 단면에 교차하는 길이 방향으로 만곡 부분(2a, 2b)을 갖는 부품 형상으로 성형할 때에, 균열이나 주름의 발생을 억제 가능해진다.

(2) 부품 형상(1)의 만곡 부분(2a, 2b)이, 천면부(1A)가 볼록 또는 오목이 되도록 만곡하는 경우, 제1 공정에 의한 면 내 전단 변형은, 측벽부(1B)가 되는 판 부분에 부여한다.

천면부(1A)의 판두께 방향으로 만곡시키는 경우, 주로 측벽부에서 금속판(6)의 길이의 과부족이 발생한다.

이 구성에 의하면, 길이의 과부족이 발생하는 측벽부에 미리 면 내 전단 변형을 부가함으로써, コ자 형상이나 모자 형 등의 단면을 갖고 단면에 교차하는 길이 방향으로 만곡 부분(2a, 2b)을 갖는 형상으로 성형할 때에, 균열이나 주름의 발생을 억제 가능해진다.

(3) 상기 부품 형상(1)이 길이 방향으로 2 이상의 만곡 부분(2a, 2b)을 갖는 경우, 제1 공정에 있어서, 서로 이웃하는 만곡 부분(2a, 2b) 사이에 상기 면 내 전단 변형을 부여한다.

이 구성에 의하면, 서로 이웃하는 만곡 부분(2a, 2b) 사이에 상기 면 내 전단 변형을 부여함으로써, 2개소의 만곡부에서의 균열이나 주름의 발생을 함께 억제 가능해진다.

(4) 제1 공정에서는, 상기 천면부(1A)에 위치하는 제1 하중부(Fa)와, 그 제1 하중부(Fa)와 상기 길이 방향으로 떨어지고 또한 상기 측벽부(1B) 또는 당해 측벽부(1B)보다도 판 폭 방향 외측의 판 부분에 위치하는 제2 하중부(Fb)의 사이에 인장력이 발생하도록, 상기 금속판(6)에 드로잉 성형을 행하여 상기 전단 변형을 발생시킨다.

이 구성에 의하면, 판 길이 방향에 대하여 경사진 방향으로 인장력이 입력 되고, 면 내 전단변형을 부여 가능해진다.

(5) 드로잉 성형에 사용되는 펀치(3)의 어깨부(3a)의 프로필은, 상기 금속판(6)의 판 폭 방향의 중앙 측부 위치에 맞닿는 중앙 측부와 상기 금속판(6)의 판 폭 방향 단부와 맞닿는 단연부가 상기 길이 방향으로 이격하고, 또한 상기 중앙 측부로부터 상기 단연부로 향함에 따라, 상기 중앙 측부로부터의 상기 이격량이 커지는 윤곽 형상이 되어 있다.

또한, 펀치(3)의 어깨부의 프로필 형상에서 다이 구멍(4a)의 프로필 형상도 동형 형상으로 설정된다.

이 구성에 의하면, 만곡 부분(2a, 2b)에 굽힘을 부여하면서, 필요한 전단 변형을 부여 가능해진다.

(6) 중앙 측부와 상기 단연부의 상기 이격량을 ΔD, 상기 중앙 측부와 상기 단연부와의 판 폭 방향의 거리를 ΔW라고 정의했을 경우에, 0.01≤ΔD/ΔW≤10을 만족한다.

이 범위이면, 전단 변형을 부여하는 것이 가능해진다.

(7) 제1 공정에서 사용하는 펀치(3)와 다이(4)의 사이의 극간을, 상기 금속판(6)의 판두께의 0.5배 이상 1.5배 이하로 한다.

　이 구성에 의하면, 드로잉 성형에 의해서 판 폭 단부에 발생하는 주름을 저감 또는 억제하는 것이 가능해진다.

(8) 펀치(3)의 어깨부(3a)의 상기 프로필은, 상기 금속판(6)의 판 폭 방향 중앙 측에 당해 금속판(6)의 판 폭 방향이 늘어나는 평행부를 구비하고, 그 평행부의 단부에 상기 중앙 측부가 위치하고 있다.

이 구성에 의하면, 판 폭 방향 중앙 측부로의 인장력의 부가를 저감이 가능해지고, 폭 방향 중앙측에서의 주름 발생을 효과적으로 억제 가능해진다.

(9) 펀치(3)의 어깨부(3a)의 상기 프로필 중, 상기 중앙 측부와 상기 단연부의 사이의 프로필은 직선 또는 원호형상이 되어 있다.

이 구성에 의하면, 면 내 전단력을 부여 가능해진다.

(10) 평행부는, 상기 천면부(1A)가 되는 금속판(6) 위치에 맞닿는다.

이 구성에 의하면, 천면부(1A)로의 인장력의 부가를 저감이 가능해지고, 천면부(1A)에서의 주름 발생을 효과적으로 억제 가능해진다.

(11) 제2 공정에 있어서, 폼 성형 또는 드로 성형을 이용하고, 상기 면 내 전단 변형을 부여한 판재를 상기 부품 형상(1)으로 프레스 성형한다.

이에 따라, 목적의 부품 형상(1)으로 성형 가능해진다.

(12) 제2 공정에 있어서, 상기 금속판(6)에 있어서의 천면부(1A)가 되는 위치를, 패드와 펀치(3)로 사이에 끼움으로써, 금속판(6) 중의 천면부(1A)가 되는 위치의 성형 도중에서의 이동을 구속한다.

이에 따라, 천면부(1A)에서의 주름 발생을 보다 확실히 억제하는 것이 가능해진다.

(13) 목적의 부품 형상(1)의 상기 만곡 부분(2a, 2b)은, 천면부(1A)가 볼록이 되는 만곡 부분(2a, 2b)과 오목이 되는 만곡 부분(2a, 2b)을 갖고, 제2 공정에 있어서, 서로 이웃하는 만곡 부분(2a, 2b) 사이를 상기 길이 방향에 복수의 부위로 분할하고, 그 복수의 부위를 굽히는 타이밍을 바꾼다.

이 구성에 의하면, 보다 확실히 목적의 부품 형상(1)으로 프레스 성형 가능해진다.

예를 들면, 볼록측의 만곡 부분(2a, 2b)의 성형과 오목측의 만곡 부분(2a, 2b)의 성형을 타이밍을 어긋나게 성형함으로써, 보다 정밀도 좋게 가공하는 것이 가능해진다.

실시예

다음으로, 본 발명에 근거하는 상기 실시형태의 프레스 성형에 대한 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명은, 상기 실시예에 규제되는 것은 아니다.

「적용재」

금속판(6)으로서 590MPa 이상의 고강도 강판이나 알루미늄 합금판 등의 연성이나 랭크포드값이 뒤떨어지는 금속판을 사용했다.

구체적으로는, 표 1에 나타내는 바와 같이, 금속판(6)으로서 590MPa급 강판과 1180 MPa급 강판을 사용했다.

대상의 부품은 도 1의 길이 방향으로 만곡한 부품 형상(1)으로 하고, 금속판(6)은 폭(W)＝300mm, 길이(L)＝800mm, 판두께는 1.0mmt로 했다.

　그리고, 본 발명에 기초하는 발명예와 비교를 위한 비교예의 성형법, 및 그 평가 결과(성형 여부)를, 각각 표 2와 표 3에 나타낸다.

성형품의 평가는 육안으로 행하고, ◎, ○,△,×의 4 단계로 평가했다.

구체적으로는, 균열이 발생했을 경우를 「×」, 균열은 발생하지 않고 현저한 주름이 발생했을 경우를 「△」, 균열이나 주름이 발생하지 않는 경우를 「○」, 균열 이나 주름이 발생하지 않고 특히 외관이 우수한 경우를 「◎」으로 했다. 또한, 제1 공정의 성형으로 균열이 발생했을 경우는, 판정을 「×」로 하고, 제2 공정은 실시하지 않았다.

여기에서, 비교예는 1 공정만의 성형으로, 드로 성형이나 폼 성형으로 성형한 성형품에 프레스 가공한 경우이고, 발명예는 도 10에 나타내는 금형으로 제1 공정을 행하고, 도 14에 나타내는 금형으로 제2 공정을 실시하여 목적의 성형품으로 한 경우이다.

도 14의 제1 공정의 금형에 대해서는, 직선부의 거리 Wd는 0≤Wd＜판 폭(W)의 범위인 것이 바람직하다. Wd＝0의 경우는 도 6의 금형과 동일하다. Wd＝판 폭(W)의 경우, ΔD＝0이 되기 때문에, 면 내 전단 변형이 금속판(6)에 발생하지 않게 된다. 또한, 대상 부품의 천면부(1A)가 평탄한 경우, 제1 공정에 의한 성형 후의 금속판(6)의 중앙부가 평탄하게 되도록 천면부(1A)의 폭과 Wp를 동일하게 하면 보다 바람직하다.

표 2, 3으로부터 알 수 있듯이, 비교예에서는 균열, 또는 주름이 발생하기 쉬운데 대하여, 발명예에서는 균열, 주름 모두 발생하지 않은 것을 알 수 있다.

여기에서, 제1 공정의 처리는, 도 15, 도 16, 도 17의 금형에서도 실시했지만, 결과는 표 2, 및 표 3과 동일한 결과를 얻었다.

이상, 본원이 우선권을 주장하는, 일본 특허 출원 2013－263993(2013년 12월 20일 출원)의 전체 내용은, 참조에 의해 본 개시의 일부를 이룬다.

여기에서는, 한정된 수의 실시형태를 참조하면서 설명했지만, 권리 범위는 그들에 한정되는 것이 아니고, 상기의 개시에 근거하는 각 실시형태의 개변은 당업자에게 있어서 자명한 것이다.

1 : 부품 형상
1A : 천면부
1B : 측벽부
1C : 플랜지부
2a : 만곡 부분 (볼록방향)
2b : 만곡 부분 (오목방향)
3 : 펀치
3a : 어깨부
4 : 다이
4a : 다이 구멍
4b : 어깨부
6 : 금속판
CL : 클리어런스
Dmax : 최장 거리
Dmin : 최단 거리
Fa : 제1 하중부
Fb : 제2 하중부

Claims (14)

1. 적어도 천면부와 그 좌우 양측으로 연속하는 측벽부를 갖는 コ자 형상 또는 모자 형의 단면을 갖고 또한 상기 단면에 교차하는 방향인 길이 방향으로 1 또는 2 이상의 만곡하는 만곡 부분을 갖는 부품 형상으로, 금속판을 성형할 때에,
   상기 금속판의 상기 길이 방향에 있어서의 상기 만곡 부분의 양측 또는 편측 의 판 부분에 대하여, 상기 만곡시키는 방향에 따른 면 내 전단 변형을 부여하는 제1 공정과,
   상기 면 내 전단 변형을 부여한 판재를 상기 부품 형상으로 프레스 성형하는 제2 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부품 형상의 상기 만곡 부분은, 상기 천면부가 볼록 또는 오목해지도록 만곡하고,
   상기 제1 공정에 의한 상기 면 내 전단 변형은, 상기 측벽부가 되는 판 부분에 부여하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부품 형상은, 상기 길이 방향으로 떨어진 2 이상의 만곡 부분을 갖고,
   상기 제1 공정에 있어서, 서로 이웃하는 만곡 부분 사이에 상기 면 내 전단 변형을 부여하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 공정에서는, 상기 천면부에 위치하는 제1 하중부와 그 제1 하중부와 상기 길이 방향으로 떨어지고 또한 상기 측벽부 또는 당해 측벽부보다도 판 폭 방향 외측의 판 부분에 위치하는 제2 하중부의 사이에서 인장력을 입력하여, 상기 전단 변형을 발생시키는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 공정에서는, 드로잉 성형에 의해 상기 전단 변형을 발생시키고,
   상기 드로잉 성형에 사용되는 펀치의 어깨부의 둘레방향을 따른 프로필은, 상기 금속판의 판 폭 방향의 중앙부측 위치에 맞닿는 중앙 측부와 상기 금속판의 판 폭 방향 단부와 맞닿는 단연부가 상기 길이 방향으로 이격하고, 또한 상기 중앙 측부로부터 상기 단연부를 향함에 따라, 상기 중앙 측부로부터의 상기 이격량이 커지는 윤곽 형상으로 되어 있고,
   상기 드로잉 성형에 사용되는 다이 어깨부의 프로필은, 상기 펀치의 어깨부의 프로필과 동일한 윤곽 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 중앙 측부와 상기 단연부의 상기 이격량을 ΔD, 상기 중앙 측부와 상기 단연부의 판 폭 방향의 거리를 ΔW로 정의했을 경우에, 0.01≤ΔD/ΔW≤10을 만족하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 제1 공정에서 사용하는 펀치와 다이 구멍의 사이의 극간을, 상기 금속판의 판두께의 0.5배 이상 1.5배 이하로 하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 펀치의 어깨부의 상기 프로필은, 상기 금속판의 판 폭 방향 중앙측에 당해 금속판의 판 폭 방향의 늘어나는 평행부를 구비하고, 그 평행부의 단부에 상기 중앙 측부가 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 펀치의 어깨부의 상기 프로필 중, 상기 중앙 측부와 상기 단연부의 사이의 프로필은 직선 또는 원호 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 평행부는, 상기 천면부가 되는 금속판 위치에 맞닿는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 공정에 있어서, 폼 성형 또는 드로 성형을 이용하여, 상기 면 내 전단 변형을 부여한 판재를 상기 부품 형상으로 프레스 성형하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 공정에 있어서, 상기 금속판에 있어서의 천면부가 되는 위치를, 패드와 펀치로 사이에 끼워 성형함으로써, 상기 금속판 중 상기 천면부가 되는 위치의 성형 도중에서의 이동을 구속하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 부품 형상의 상기 만곡 부분은, 상기 천면부가 볼록해지는 만곡 부분과 오목해지는 만곡 부분을 갖고,
    상기 제2 공정에서의 성형에 있어서, 적어도 볼록해지는 만곡 부분을 굽히는 타이밍과 오목해지는 만곡 부분을 굽히는 타이밍을 바꾸는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
14. 적어도 천면부와 그 좌우 양측으로 연속하는 측벽부를 갖는 コ자 형상 또는 모자 형의 단면을 갖고 또한 상기 단면에 교차하는 방향인 길이 방향으로 1 또는 2 이상의 만곡한 만곡 부분을 갖는 부품 형상으로, 금속판을 성형하여 프레스 성형 부품을 제조할 때에,
    상기 금속판의 상기 길이 방향에 있어서의 상기 만곡 부분의 양측 또는 편측의 판 부분에 대하여, 상기 만곡시키는 방향에 따른 면 내 전단 변형을 부여하는 제1 공정과,
    상기 면 내 전단 변형을 부여한 판재를 상기 부품 형상으로 프레스 성형하는 제2 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 부품의 제조 방법.

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